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作者：德州儀器 Emrys Maier, Tim Claycomb 摘要 大多數德州儀器（TI）超小外形無(wú)引腳（X2SON）器件的電路板布局和鋼網(wǎng)信息均在其數據表中提供。本文檔幫助印刷電路板（PCB）設計人員理解并更好地使用這些信息來(lái)優(yōu)化設計。 由于采用X2SON的小封裝尺寸，使用X2SON封裝讓用戶(hù)能夠壓縮PCB布局并實(shí)現極小空間的設計。在使用這種節省空間的封裝時(shí)，了解一些關(guān)鍵的PCB制造與組裝限制可以降低最終產(chǎn)品的復雜性。本應用報告將討論制造和組裝包含X2SON封裝的PCB時(shí)的一些限制。有三個(gè)主要因素影響制造印制電路板（PCB）的封裝尺寸和間距。它們是：PCB制造、焊料應用和元件布局。 1 引言 
圖1.X2SON-5（DPW）封裝 圖2.X2SON-6（DTB）封裝 大多數德州儀器（TI）超小外形無(wú)引腳（X2SON）器件的電路板布局和鋼網(wǎng)信息均在其數據表中提供。本文檔幫助印刷電路板（PCB）設計人員理解并更好地使用這些信息來(lái)優(yōu)化設計。 由于采用X2SON的小封裝尺寸，使用X2SON封裝讓用戶(hù)能夠壓縮PCB布局并實(shí)現極小空間的設計。在使用這種節省空間的封裝時(shí)，了解一些關(guān)鍵的PCB制造和組裝限制可以降低最終產(chǎn)品的復雜性。本應用報告將討論制造和組裝包含X2SON封裝的PCB時(shí)的一些限制。有三個(gè)主要因素影響制造印制電路板（PCB）的封裝尺寸和間距。它們是：PCB制造、焊料應用和元件布局。 2 PCB制造 PCB的設計必須符合PCB制造商的制造規格。PCB的可制造性取決于所需的間隙規格。更緊密的間隙規格會(huì )導致復雜性增加，限制可用制造商的數量。 大多數成熟的印刷電路板制造商可以生產(chǎn)間距和布線(xiàn)為0.1 mm（〜4 mil）的銅層，并可鉆出小至0.1 mm（〜4 mil）的孔。X2SON系列封裝的基礎PCB尺寸僅需0.208 mm（8.2 mil）間距——這完全在制造范圍內。 用這些封裝制造的主要問(wèn)題來(lái)自用于連接中心引腳的方法。PCB的可制造性將受到四個(gè)主要間隙規格的影響：布線(xiàn)間距、布線(xiàn)寬度、鉆孔直徑和孔環(huán)直徑。圖3可視化呈現了每個(gè)規格。
圖3.間隙規格 圖4顯示了連接中心引腳的第一個(gè)選項。此選項用于X2SON-5（DPW）封裝的同一層的兩個(gè)引腳之間進(jìn)行布線(xiàn)。這將引入布線(xiàn)間距和布線(xiàn)寬度限制。角焊盤(pán)之間的最大間距為0.26 mm（10.2 mil），并假設在不增加復雜性的情況下允許制造的最小布線(xiàn)寬度為0.1 mm（〜4 mil），布線(xiàn)最小間距為0.08 mm（3.15 mil）。布線(xiàn)間距要求小于0.1 mm（〜4 mil）將增加制造的復雜性，某些PCB制造廠(chǎng)家可能無(wú)法制造。在撰寫(xiě)本文時(shí)，主要PCB制造商可以實(shí)現0.05 mm（〜2 mil）的細節精度。 圖5顯示了布線(xiàn)到中心引腳的第二個(gè)選項。此選項在X2SON-5（DPW）封裝焊盤(pán)的單獨信號層上布線(xiàn)，并使用通孔連接到中心引腳。通過(guò)在底層上布線(xiàn)，可以避免在頂層上緊密的布線(xiàn)間距和布線(xiàn)寬度。這種布局方法將導致與鉆孔尺寸和孔環(huán)相關(guān)的其他限制。為了避免增加復雜性和可能的制造問(wèn)題，鉆孔直徑必須保持大于0.1 mm（〜4 mil）。此外，通孔直徑必須小于0.35 mm（13.78 mil），以便通孔小于中心引腳。這需要0.125 mm（〜5 mil）的最小孔環(huán)規格。因為大多數PCB制造廠(chǎng)可輕易實(shí)現0.125 mm的孔環(huán)規格，此選項提供了最有效的解決方案。
圖4.X2SON-5（DPW）封裝中心引腳布局選項1 圖5.X2SON-5（DPW）封裝中心引腳布局選項2 在中心焊盤(pán)上設置通孔時(shí)，必須考慮鉆孔尺寸限制。使用直徑為0.1 mm（〜4 mil）或更小的鉆孔將通孔直接設置在中心焊盤(pán)中。圖7顯示了一個(gè)0.1 mm的通孔，用于在中心焊盤(pán)上縮放。請注意，如果使用這種方法，建議在焊接鋼網(wǎng)上使用稍大的焊料孔徑，因為有些焊料會(huì )吸入通孔。即使焊料稍微放置在焊盤(pán)外面，只要焊盤(pán)不與任何其他焊盤(pán)或焊料接觸，它就會(huì )被拉到焊盤(pán)上。 圖6和圖7顯示了覆蓋有適當器件的布局示例。請注意，阻焊層窗孔大于外部焊盤(pán)，這允許對這些焊盤(pán)進(jìn)行視覺(jué)焊接檢查。此外，焊盤(pán)金屬在阻焊層下方延伸，以特別增加焊盤(pán)的物理強度。準確的測量值在每個(gè)器件數據表的機械制圖部分提供。
圖 6.X2SON-5（DPW）封裝PCB完整的封裝示例，顯示旁路電容器 圖 7.X2SON-6（DTB）封裝PCB封裝示例，不顯示旁路電容器 3 焊錫膏應用 由于涉及的問(wèn)題很多，焊錫膏應用是微小部件最關(guān)注的領(lǐng)域。需要在焊盤(pán)上放置正確數量的焊料。焊料量受鋼網(wǎng)厚度、焊料類(lèi)型以及孔徑大小和形狀的影響。這對于間距小于0.4 mm（15.7 mil）的封裝來(lái)說(shuō)變得更加困難。TI的X2SON封裝保持了0.4 mm（15.7 mil）的間距，同時(shí)減小了整體封裝尺寸，從而使得在組裝過(guò)程中出現更多誤差也不會(huì )對產(chǎn)量產(chǎn)生顯著(zhù)影響。 TI建議使用0.1 mm（〜4 mil）厚的焊料鋼網(wǎng)，孔徑尺寸在焊盤(pán)尺寸的92％至100％之間，以進(jìn)行適當的焊料沉積。當使用盤(pán)中孔方法時(shí)，這應該增加10％。圖8和圖9分別展示了TI的X2SON-5（DPW）和X2SON-6（DTB）封裝的焊錫膏建議。 焊料鋼網(wǎng)孔徑尺寸與焊錫膏選擇有關(guān)。今天，用于SMT焊接的錫膏主要有兩種類(lèi)型：III型和IV型。III型焊錫膏現在已經(jīng)成為標準，當需要更一致和更精細的顆粒時(shí)，使用IV型錫膏。III型錫膏含有直徑為25-45μm（0.98-1.77 mil）的顆粒，IV型焊料含有直徑為20-38μm（0.79-1.50 mil）的顆粒。典型的經(jīng)驗法則是孔徑寬度應該至少是焊球尺寸的5倍�？紤]到圖8所示的0.24 mm（9.45 mil）孔徑，焊錫球直徑必須小于0.048 mm（1.89 mil），這意味著(zhù)可以使用III型焊錫膏。
圖8.X2SON-5（DPW）封裝焊料鋼網(wǎng)示例 圖9.X2SON-6（DTB）封裝焊料鋼網(wǎng)示例 4 元件布局 貼片機的元件布局通常非常準確，精度約為±30μm。圖10和圖11顯示了X2SON封裝的三分之一焊盤(pán)布局錯誤。為了正確安裝部件，X2SON-5封裝需要±83μm（3.28 mil）或更高的精度，而X2SON-6封裝需要±72μm（2.94 mil）的精度。這樣可以使所有引腳與焊錫膏良好接觸，并防止它們與焊盤(pán)對齊超過(guò)三分之一。在焊接過(guò)程中，來(lái)自熔化焊料的表面張力將使部件對齊。由于很多貼片機都比所需的精度值要好，所以這個(gè)問(wèn)題不應成為主要PCB組裝公司的問(wèn)題。
圖10.X2SON-5（DPW）封裝最大偏移量 圖11.X2SON-6（DTB）封裝最大偏移量 |
